第1篇 一般设计资料
第1章常用基础资料和公式1-3
1常用资料和数据1-3
字母1-3
国内标准代号及各国国家标准代号1-4
机械传动效率1-5
常用材料的密度1-6
松散物料的密度和安息角1-6
材料弹性模量及泊松比1-7
摩擦因数1-8
金属材料熔点、热导率及比热容1-10
材料线胀系数αl1-10
液体材料的物理性能1-11
气体材料的物理性能1-11
2法定计量单位和常用单位换算1-12
2.1法定计量单位1-12
用于构成十进倍数单位和分数单位的SI词头（摘自GB 3100—1993）1-12
常用物理量的法定计量单位（摘自GB 3102.1～3102.7—1993）1-12
2.2常用单位换算1-30
长度单位换算1-30
面积单位换算1-30
体积、容积单位换算1-31
质量单位换算1-31
密度单位换算1-31
速度单位换算1-32
角速度单位换算1-32
质量流量单位换算1-32
体积流量单位换算1-33
压力单位换算1-33
力单位换算1-34
力矩、转矩单位换算1-34
功、 能、热量单位换算1-34
功率单位换算1-35
比能单位换算1-36
比热容与比熵单位换算1-36
传热系数单位换算1-36
热导率单位换算1-36
黑色金属硬度及强度换算值之一（摘自GB/T 1172—1999）1-37
黑色金属硬度及强度换算值之二（摘自GB/T 1172—1999）1-38
3优先数和优先数系1-38
3.1优先数系（摘自GB/T 321—2005、
GB/T 19763—2005）1-38
3.2优先数的应用示例1-41
4数表与数学公式1-44
4.1数表1-44
二项式系数np1-44
正多边形的圆内切、外接时，其几何尺寸1-45
弓形几何尺寸1-45
4.2物理科学和技术中使用的数学符号（摘自GB 3102.11—1993）1-46
4.3数学公式1-51
代数1-51
平面三角1-55
复数1-59
坐标系及坐标变换1-60
常用曲线1-61
几种曲面1-65
微积分1-66
不定积分法则和公式1-67
定积分及公式1-69
微积分的应用1-70
常微分方程1-74
拉氏变换1-75
应用拉氏变换解常系数线性微分方程1-77
传递函数1-78
矩阵1-78
常用几何体的面积、体积及重心位置1-87
5常用力学公式1-89
5.1运动学、动力学基本公式1-89
运动学基本公式1-89
动力学基本公式1-90
转动惯量1-92
一般物体旋转时的转动惯量1-93
常用旋转体的转动惯量1-100
5.2材料力学基本公式1-101
主应力及强度理论公式1-101
许用应力与安全系数1-107
截面力学特性的计算公式1-110
各种截面的力学特性1-111
杆件计算的基本公式1-119
受静载荷梁的内力及变位计算公式1-123
单跨刚架计算公式1-144
5.3接触应力1-147
5.4动荷应力1-151
惯性力引起的动应力1-151
冲击载荷计算公式1-153
振动应力1-154
5.5厚壁圆筒、等厚圆盘及薄壳中的应力1-155
厚壁圆筒计算公式1-155
等厚旋转圆盘计算公式1-157
薄壳中应力与位移计算公式1-157
5.6平板中的应力1-160
5.7压杆、梁与壳的稳定性1-168
等断面立柱受压稳定性计算1-168
变断面立柱受压稳定性计算1-175
梁的稳定性1-175
线弹性范围壳的临界载荷1-180
第2章铸件设计的工艺性和铸件结构要素1-1811铸造技术发展趋势及新一代精确铸造技术1-181
2常用铸造金属的铸造性和结构特点1-190
铸铁和铸钢的特性与结构特点1-190
用灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁制造汽车零件和钢锭模的技术经济比较1-192
常用铸造有色合金的特性与结构特点1-194
3铸件的结

《机械设计手册》第五版共5卷，涵盖了机械常规设计的所有内容。其中第1卷包括一般设计资料，机械制图、极限与配合、形状和位置公差及表面结构，常用机械工程材料，机构；第2卷包括连接与紧固，轴及其连接，轴承，起重运输机械零部件，操作件、小五金及管件；第3卷包括润滑与密封，弹簧，螺旋传动、摩擦轮传动，带、链传动，齿轮传动；第4卷包括多点啮合柔性传动，减速器、变速器，常用电机、电器及电动（液）推杆与升降机，机械振动的控制及利用，机架设计，塑料制品与塑料注射成型模具设计；第5卷包括液压传动，液压控制，气压传动等。《机械设计手册》第五版是在总结前四版的成功经验，考虑广大读者的使用习惯及对《机械设计手册》提出新要求的基础上进行编写的。《机械设计手册》保持了前四版的风格、特色和品位：突出实用性，从机械设计人员的角度考虑，合理安排内容取舍和编排体系；强调准确性，数据、资料主要来自标准、规范和其他权威资料，设计方法、公式、参数选用经过长期实践检验，设计举例来自工程实践；反映先进性，增加了许多适合我国国情、具有广阔应用前景的新材料、新方法、新技术、新工艺，采用了最新的标准、规范，广泛收集了具有先进水平并实现标准化的新产品；突出了实用、便查的特点。《机械设计手册》可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考使用。
《机械设计手册》自1969年第一版出版发行以来，已经修订至第五版，累计销售量超过120万套，成为新中国成立以来，在国内影响力最强、销售量最大的机械设计工具书。作为国家级的重点科技图书，《机械设计手册》多次获得国家和省部级奖励。其中，1978年获全国科学大会科技成果奖，1983年获化工部优秀科技图书奖，1995年获全国优秀科技图书二等奖，1999年获全国化工科技进步二等奖，2002年获石油和化学工业优秀科技图书一等奖，2003年获中国石油和化学工业科技进步二等奖。1986～2002年，连续被评为全国优秀畅销书。
与时俱进、开拓创新，实现实用性、可靠性和创新性的最佳结合，协助广大机械设计人员开发出更好更新的产品，适应市场和生产需要，提高市场竞争力和国际竞争力，这是《机械设计手册》一贯坚持、不懈努力的最高宗旨。
《机械设计手册》第四版出版发行至今已有6年多的时间，在这期间，我们进行了广泛的调查研究，多次邀请了机械方面的专家、学者座谈，倾听他们对第五版修订的建议，并深入设计院所、工厂和矿山的第一线，向广大设计工作者了解《手册》的应用情况和意见，及时发现、收集生产实践中出现的新经验和新问题，多方位、多渠道跟踪、收集国内外涌现出来的新技术、新产品，改进和丰富《手册》的内容，使《手册》更具鲜活力，以最大限度地快速提高广大机械设计人员自主创新的能力，适应建设创新型国家的需要。
《手册》第五版的具体修订情况如下。
一、在提高产品开发、创新设计方面
1.开辟了“塑料制品与塑料注射成型模具设计”篇：介绍了塑料产品和模具设计的相关基础资料、注塑成型的常见缺陷和对策。
2.机械传动部分：增加了点线啮合传动设计；增加了符合ISO国际最新标准的渐开线圆柱齿轮的设计；补充了非零变位锥齿轮设计的专利解密；对多点啮合柔性传动的柔性支撑做了重新分类；增加了塑料齿轮设计。
3.“气压传动”篇全面更新：强调更新、更全、更实用，尽可能把当今国际上已有的新技术、新产品反映出来。汇集的新技术、新产品有：用于抓取和卸放的模块化导向驱动器、气动肌肉、高速阀、阀岛、气动比例伺服阀、压电比例阀、气动软停止、气动的比例气爪、双倍行程无杆气缸、无接触真空吸盘、智能三联件等。第一次把气动驱动器分成两大类型，即普通类气缸和导向驱动装置。普通类气缸实质上是不带导向机构的传统气缸及新型开发的各种气缸，如低摩擦气缸、低速气缸、耐高温气缸、不含铜和四氟乙烯的气缸等。所谓导向驱动装置是让读者根据产品技术参数直接选用，不必再另行设计导轨系统。它将成为今后的发展趋势，强调模块化，即插即用。另外还增补了与气动应用密切相关的其他行业标准、技术的基础性介绍，如气动技术中静电的产生与防止、各国对净化车间压缩空气的分类等级标准；气动元件的防爆等级分类；食品行业对设备气动元件等的卫生要求；在电子行业不含铜和四氟乙烯产品等。
4.收集了钢丝绳振动的分析资料。
二、在促进新产品设计和加工制造的新工艺设计方面
1.进一步扩充了表面技术，在介绍多种单一表面技术基础上又新增了复合表面技术的基本原理、适用场合、选用原则和应用实例等内容。
2.推荐了快速原型制造技术。该技术解决了单件或小批量铸件的制造问题，大大缩短了产品的设计开发周期，可以预见，它必将受到普遍的重视，得到迅速的发展。
3.节能的形变热处理。如铸造余热淬火，它是利用锻造的余热淬火，既节省了热处理的重新加热，而且得到了较好的力学性能的组合，使淬火钢的强度和冲击值同时提高。
三、 为新产品开发、老产品改造创新，提供新型元器件和新材料方面
1.左右螺纹防松螺栓：生产实践证明防松效果良好，而且结构简单，操作方便，是防松设计的一种新的、好的设计思路。
2.集成式新型零部件：包括一些新型的联轴器、离合器、制动器、带减速器的电机等，这种集成式零部件增加了产品功能，减少了零件数，既节材又省工。
3.节能产品：介绍了节能电机。
4.新型材料：在零部件设计工艺性部分和材料篇分别阐述了“蠕墨铸铁”和“镁合金”的工艺特性和主要技术参数。“蠕墨铸铁”具有介于灰铸铁和球墨铸铁之间的良好性能。其抗拉强度、屈服强度高于高强度灰铸铁，而低于球墨铸铁，热传导性、耐热疲劳性、切削加工性和减振性又近似于一般灰铸铁；它的疲劳极限和冲击韧度虽不如球墨铸铁，但明显优于灰铸铁；它的铸造性能接近于灰铸铁，制造工艺简单，成品率高，因而具有广泛的条件，如：（1）由于强度高，对于断面的敏感性小，铸造性好，因而可用来制造复杂的大型零件；（2）由于具有较高的力学性能，并具有较好的导热性，因而常用来制造在热交换以及有较大温度梯度下工作的零件，如汽车制动盘、钢锭模等；（3）由于强度较高、致密性好，可用来代替孕育铸铁件，不仅节约了废钢，减轻了铸件重量（碳当量较高，强度却比灰铸铁高），而且成品率也大幅度提高，特别是铸件气密性增加，特别适用于液压件的生产等。“镁合金”的主要特点是密度低、比刚度和比强度高。铸造镁合金还有高的减振性，因此能承受较大的冲击振动载荷，而且在受冲击及摩擦时不会起火花。镁的体积热容比其他所有金属都低，因此，镁及其合金的另一个主要特性是加热升温与散热降温都比其他金属快；所有金属成形工艺一般都可以用于镁合金的成形加工，其中，压铸（高压铸造）工艺最为常用，镁压铸件精度高、组织细小、均匀、致密，具有良好的性能，因此，镁合金广泛应用于航天、航空、交通运输、计算机、通信器材和消费类电子产品、纺织和印刷等工业。镁合金由于它的优良的力学性能、物理性能等以及材料回收率高，符合环保要求，被称为21世纪最具开发应用前景的“绿色材料”。
四、在贯彻推广标准化工作方面
1.所有产品、材料和工艺方面的标准均全部采用2006年和2007年公布的最新标准资料。
2.在产品设计资料的编写方面，对许多生产厂家（如气动产品厂家）进行了标准化工作的调查研究，将标准化好的产品作为入选首要条件。

借《机械设计手册》第五版出版之际，再次向参加每版编写的单位和个人表示衷心的感谢！同时也感谢给我们提供大力支持和热忱帮助的单位和各界朋友们！特别感谢长沙有色冶金设计研究院的袁学敏、刘金庭、陈雨田，武汉钢铁设计研究总院的刘美珑、刘翔等同志给我们提供帮助！
由于水平有限，调研工作不够全面，修订中难免存在疏漏和缺点，恳请广大读者继续给予批评指正。